La thermodynamique est le domaine de la physique qui s'intéresse aux transferts de température, de chaleur et, finalement, d'énergie. Bien que les lois de la thermodynamique puissent être un peu difficiles à suivre, la première loi de la thermodynamique est une relation simple entre le travail effectué, la chaleur ajoutée et le changement d'énergie interne d'un substance. Si vous devez calculer un changement de température, c'est soit un simple processus de soustraction de l'ancienne température de la nouvelle un, ou cela peut impliquer la première loi, la quantité d'énergie ajoutée sous forme de chaleur et la capacité thermique spécifique de la substance dans question.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Un simple changement de température est calculé en soustrayant la température finale de la température initiale. Vous devrez peut-être convertir de Fahrenheit en Celsius ou vice-versa, ce que vous pouvez faire à l'aide d'une formule ou d'une calculatrice en ligne.
Lorsqu'un transfert de chaleur est impliqué, utilisez cette formule: changement de température = Q / cm pour calculer le changement de température à partir d'une quantité spécifique de chaleur ajoutée.
Quelle est la différence entre la chaleur et la température ?
L'élément clé dont vous avez besoin pour un calcul de température est la différence entre la chaleur et la température. La température d'une substance est quelque chose que vous connaissez bien dans la vie de tous les jours. C'est la quantité que vous mesurez avec un thermomètre. Vous savez aussi que les points d'ébullition et de fusion des substances dépendent de leur température. En réalité, la température est une mesure de l'énergie interne d'une substance, mais cette information n'est pas importante pour calculer le changement de température.
La chaleur est un peu différente. C'est un terme pour le transfert d'énergie par rayonnement thermique. La première loi de la thermodynamique dit que le changement d'énergie est égal à la somme de la chaleur ajoutée et du travail effectué. En d'autres termes, vous pouvez donner plus d'énergie à quelque chose en le réchauffant (en lui transférant de la chaleur) ou en le déplaçant physiquement ou en le remuant (en travaillant dessus).
Changement simple dans les calculs de température
Le calcul de température le plus simple que vous puissiez avoir à faire consiste à déterminer la différence entre une température de départ et de fin. C'est facile. Vous soustrayez la température finale de la température de départ pour trouver la différence. Donc, si quelque chose commence à 50 degrés Celsius et se termine à 75 degrés C, alors le changement de température est de 75 degrés C – 50 degrés C = 25 degrés C. Pour les baisses de température, le résultat est négatif.
Le plus grand défi pour ce type de calcul se produit lorsque vous devez effectuer une conversion de température. Les deux températures doivent être soit en degrés Fahrenheit, soit en degrés Celsius. Si vous en avez un de chaque, convertissez-en un. Pour passer de Fahrenheit à Celsius, soustrayez 32 du montant en Fahrenheit, multipliez le résultat par 5, puis divisez-le par 9. Pour convertir de Celsius en Fahrenheit, multipliez d'abord le montant par 9, puis divisez-le par 5 et enfin ajoutez 32 au résultat. Alternativement, utilisez simplement une calculatrice en ligne.
Calcul du changement de température à partir du transfert de chaleur
Si vous faites un problème plus compliqué impliquant un transfert de chaleur, le calcul du changement de température est plus difficile. La formule dont vous avez besoin est :
Changement de température = Q/cm
Où Q est la chaleur ajoutée, c est la capacité thermique spécifique de la substance, et m est la masse de la substance que vous chauffez. La chaleur est donnée en joules (J), la capacité thermique spécifique est une quantité en joules par kilogramme (ou gramme) °C et la masse est en kilogrammes (kg) ou en grammes (g). L'eau a une capacité calorifique spécifique d'un peu moins de 4,2 J/g °C, donc si vous augmentez la température de 100 g d'eau en utilisant 4 200 J de chaleur, vous obtenez :
Variation de température = 4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) = 10 °C
La température de l'eau augmente de 10 degrés C. La seule chose dont vous devez vous souvenir est que vous devez utiliser des unités cohérentes pour la masse. Si vous avez une capacité calorifique spécifique en J/g °C, alors vous avez besoin de la masse de la substance en grammes. Si vous l'avez en J/kg °C, alors vous avez besoin de la masse de la substance en kilogrammes.